人類手部皮膚包含具有不同功能的指紋和觸覺感受器。指紋可用于身份驗證和識別，而觸覺感受器能夠感知壓力、滑動和接觸等外部刺激。人造皮膚旨在模仿人類皮膚的功能，但其在集成身份識別和觸覺感知方面仍面臨挑戰。
據麥姆斯咨詢報道，近期，北京理工大學王曉毅教授、浙江大學韓東研究員團隊提出一種利用柔性磁性薄膜的磁化特性實現觸覺加密和多感官觸覺解耦的方案，并將這兩種功能集成在一個可穿戴磁環（MagRing）上。結合磁環與信號檢測模塊，研究人員驗證了該技術在用戶身份識別和觸覺感知等人機交互（HCI）領域的應用潛力。相關研究成果以“Structural flexible magnetic films for biometric encryption and tactile interaction in wearable devices”為題發表在npj Flexible Electronics期刊上。
這項研究工作提出的方法是利用柔性磁性薄膜來集成生物信息加密和觸覺感知，該方法利用磁化結構和磁性材料組合實現了兩種功能：通過n × n偶極磁陣實現了6n×n隱形安全加密；利用多極磁體實現了不同位置的壓力解耦和不同方向的滑動檢測，滑動距離為0 ~ 2.5 mm，速度為5 ~ 25 mm/s。基于這些原理，研究人員將這兩種功能集成到可穿戴磁環中，并設計了相應的信號模塊進行演示。這種方法不僅能夠增強信息安全，同時為人機交互和機器人技術提供了觸覺感知解決方案。
圖1 集成生物識別加密和觸覺感知功能的可穿戴觸覺系統示意圖
圖2 磁化模式與磁場特性
圖3 磁性加密與解密方法
圖4 觸覺感知與和解耦
圖5 生物識別加密和觸覺感知集成裝置的應用演示
研究人員表示，為了進一步提升這種生物識別加密和觸覺感知集成裝置的系統性能，未來的工作將聚焦于以下幾方面：利用MEMS等先進的半導體技術使霍爾傳感器實現更高精度、小型化、低功耗，以及更大的材料通用性和更靈活的應用場景適應性。此外，柔性磁性觸覺傳感器在檢測微弱壓力和非接觸式感知方面表現出色，通過強化磁性薄膜、優化表面磁極排列，有望進一步提升其靈敏度和分辨率。
在應用拓展方面，研究人員計劃進一步將磁性加密技術與觸覺系統融合，將其應用拓展到其它可穿戴設備、智能假肢和機器人等領域。在機器人應用方面，這項技術可通過安全加密來控制設備訪問權限，防止未經授權的觸覺交互。此外，它還能應用于仿生患者機器人，輔助培訓醫務人員提升操作精度。總體而言，這項技術在信息安全、人機交互、機器人以及更廣闊的領域都具有巨大的應用潛力。
論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41528-025-00391-x
延伸閱讀：
《可穿戴傳感器技術及市場-2025版》
《觸覺技術及市場-2024版》
《傳感器技術及市場-2024版》
《電子皮膚貼片技術及市場-2022版》
